五相容错型永磁同步电机矢量控制系统研究

发布时间：2020-06-05 19:06

【摘要】：随着社会经济的飞速发展,环境恶化及能源短缺问题愈发突出,交通工具的变革日新月异。作为一种高效、环保的交通工具,电动汽车受到了广泛关注。此外,永磁电机因其高效率、高可靠性、高功率因数的优点,被广泛应用于电动汽车领域。而相比于传统三相电机,多相永磁电机输出转矩和容错能力都得到较大提升。本文以电动汽车驱动用五相容错型永磁同步电机(Fault-Tolerant Permanent-Magnet Synchronous Motor,FT-PMSM)为研究对象,以矢量控制为基础进行容错算法设计,对其应用容错控制策略前后的电磁、机械等特性进行比较研究;仿真和实验结果均表明五相FT-PMSM在应用容错控制策略下具有优异的电磁特性和机械特性;研究成果有效地推动了五相FT-PMSM的应用及发展。本文研究的主要内容如下:1.通过对五相FT-PMSM本体结构、工作原理、静态特性、电压方程和数学模型的分析,并推导出不同坐标系下数学模型之间的坐标变换关系。2.分别围绕正常和故障容错状态研究了FT-PMSM的CHBPWM矢量控制,故障容错控制策略的研究基于磁动势不变和铜耗最小两种不同原则进行,故障类型分为一相开路和两相开路。3.利用MATLAB/Simulink软件搭建五相FT-PMSM控制系统仿真模型。分别在电机正常和故障容错状态下开展仿真研究,对比所获取的电机转速、电磁转矩和相电流等波形,初步检验算法的正确性,结果表明五相FT-PMSM在容错控制策略下运行良好。4.基于DSP搭建五相FT-PMSM测试平台,开展本次研究所需要的软硬件设计,包括硬件驱动电路和系统控制程序的设计,利用平台和软硬件配套实施大量实验测试。根据实验结果,最终论证五相FT-PMSM容错控制策略的合理性和可实施性。
【图文】：

电动汽车,国内外比较,能源供需,新能源技术

第章绪论1.1 课题研究背景与意义随着地球不可再生资源日趋紧缺及环境污染问题日趋严重，改变传统的能源消费结构变得更加紧迫，新能源技术[1]的兴起和发展有利于缓和能源供需不平衡的矛盾，也有利于提供环境污染整治的思路，成为国内专家学者们的热聊话题。例如在传统的汽车行业，燃油汽车已然给城乡居民生活环境带来了不小的污染，而油电混动、纯电动汽车因具有节约能源、绿色环保和优质高效的特点，引领着汽车工业发展的未来[2]，其研制就获得了我国政府的专项资金扶持，，在市场的占有率持续走高，目前纯电动城镇公交已成为主流，家用小型电动汽车也受到深度推广。国内外比较畅销的两款新能源汽车如图 1.1所示，其中图 1.1(a)是美国特斯拉公司进口的 Model X 纯电动 SUV，图 1.1(b)是比亚迪公司国产的秦 EV450 纯电动轿车。一

开关磁阻电机

每一相由定子齿上两套绕组串联构成，如图 1.2(a)所示，但往往会存在组发生开路故障而不能正常工作，1995 年，英国格拉斯哥大学的 T. J. E. Mi以 8/6 极开关磁阻电机为例重新设计了定子独立绕组结构，如图 1.2(b)所示，提高了电机容错性能[23]；同年，英国纽卡斯尔大学的 A. G. Jack 教授以六相机为对象并融入容错理论，研究表明该电机的故障状态与开关磁阻电机有所正常还是故障容错状态，较开关磁阻电机，永磁容错电机的转矩密度更高卡斯尔大学的 B. C. Mecrow 教授、谢菲尔德大学的 Z. Q. Zhu 教授、D. How永磁容错电机开展了深入的研究，文献[25]针对一种用于飞机燃油装置的永，开展了定子齿绕组优化设计，加强了各套绕组间的独立性，文献[26]基于宽不等、采用分数槽集中绕组的永磁容错电机，对比其几种不同的槽极配比电机容错性能、转矩脉动的影响；文献[27]分别基于四相、五相、六相永磁探究了多相电机的最优槽极配比规律，分析了其对电机齿槽转矩的影响。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM341

【参考文献】